CN112389163A - 带有热电空调的车辆内面板 - Google Patents

Abstract

车辆内面板包括能够在车辆的客舱内局部提供调节的空气的热电空调。空气通过面板上的进气端口从客舱抽吸，通过热电装置沿面板的背侧局部调节，并且通过面板上的排气端口返回客舱。额外空气沿着热电装置的废气侧流动，并且可排放到客舱外部。面板可为内门面板，废气侧空气从内门面板排出在车身的B柱内。

Description

带有热电空调的车辆内面板

技术领域

本发明大体上涉及车辆内面板，并且更特别地，涉及具有空调功能的车辆内面板。

背景技术

传统的车辆HVAC系统依赖于中央鼓风系列来循环客舱中的空气。空气从车辆外部或从客舱里抽吸，并且沿着集中热交换器流动，以在将空气送到客舱前加热或冷却空气。集中热交换器典型为加热器芯或蒸发器盘管，热的车辆发动机冷却液通过加热器芯流动，可压缩制冷剂通过蒸发器盘管流动。这种系统的问题在于加热或冷却远离集中热交换器和鼓风机的客舱区域能力有限，诸如前置发动机车辆的后排座位区域。为了有效地到达客舱的偏远区域，鼓风机的容积流量必须比单独到达前排座位区域所需流量高得多。随着电动和混合动力车辆的出现，问题变得更加复杂，在电动和混合动力车辆中，必须更大程度地节约电能，并且可能不存在传统发动机驱动的空调压缩机和发动机冷却系统。

Dong等人的KR 2015-0113630公开了车辆客舱加热和冷却系统，该系统沿着车辆乘客接触的表面排放空气，诸如扶手、换档把手和窗台。一个示例包括置于车辆门中的补充热交换模块。然而，与上述传统系统一样，Dong的系统主要依赖于车辆HVAC系统的中央鼓风机来将迫使空气从车辆前部到客舱后部。

发明内容

说明性的车辆内面板包括热电空调，热电空调配置成沿着热电装置的第一侧从客舱移动空气，在将空气排放回客舱之前，改变空气的温度。热电空调还配置成沿着热电装置的相对的第二侧移动额外空气，并且将额外空气排放到客舱外部的位置。沿着第一侧移动的空气量和沿着第二侧移动的空气量可单独控制。

在各种实施方式中，车辆内面板包括第一空气移动器和第二空气移动器，第一空气移动器可操作成沿着热电装置的第一侧移动空气，以及第二空气移动器可操作成沿着热电装置的第二侧移动额外空气。

在各种实施方式中，车辆内面板包括调节导管和分开的废气导管，沿着调节导管，空气沿着热电装置的第一侧移动，以及沿着分开的废气导管，额外空气沿着热电装置的第二侧移动。

在各种实施方式中，车辆内面板包括进气端口和排气端口，空气通过进气端口从客舱进入调节导管，以及空气通过排气端口从调节导管排放回客舱。

在各种实施方式中，车辆内面板包括进气端口和排气端口，额外空气通过进气端口进入废气导管，以及额外空气通过排气端口从废气导管排放到客舱外部的位置。

在各种实施方式中，沿着热电设备的第二侧移动的额外空气从客舱抽吸。

在各种实施方式中，客舱外部的位置是在车辆车身的结构构件的中空部分内。

在各种实施方式中，面板是内门面板，并且客舱外部的位置在车辆车身的B柱的中空部分内。

在各种实施方式中，车辆内面板包括温度传感器，温度传感器定位在热电装置的下游，从而在空气排放回客舱前，感测空气的温度。

在各种实施方式中，热电空调配置成与控制器通信，控制器从空调接收空气温度信息，并且基于空气温度信息控制空调。

在各种实施方式中，其中，控制器接收温度设定值信息，并且基于温度设定值信息控制空调。

在各种实施方式中，热电装置包括在第一侧的第一散热器和在第二侧的第二散热器。第一散热器延伸进入具有相对端部的调节导管，相对端部具有相应端口，相应端口连接调节导管和客舱。第二散热器延伸进入废气导管，使得调节导管和废气导管由热电装置相互连接。

在各种实施方式中，热电空调包括调节导管、第一空气移动器、废气导管和第二空气移动器。调节导管具有进气端和排气端。第一空气移动器沿着调节导管定位，以通过在进气端处的进气端口从客舱抽吸空气，沿着定位在调节导管中的热电装置的第一散热器移动空气，以及通过在排气端处的排气端口将空气排放回客舱。废气导管也具有进气端和排气端。第二空气移动器沿着废气导管定位，以通过在废气导管的进气端处的进气端口抽吸额外空气，沿着定位在废气导管中的热电装置的第二散热器移动额外空气，以及通过在废气导管的排气端处的排气端口排放额外空气。第一空气移动器和第二空气移动器可单独控制。

在各种实施方式中，通过在空调的废气导管的进气端处的进气端口抽吸的空气从客舱抽吸。

在各种实施方式中，车辆内面板是内门面板，并且在空调的废气导管的排气端处的排气端口穿过门面板的侧壁形成。

除特征不兼容外，可设想的是，上述所列特征可与任何其它特征或上述实施方式的特征或下述和/或图中所述特征相结合。

附图说明

下文中将与下附图一起描述说明性实施方式，其中，类似附图标记指示类似元件，在附图中：

图1是敞开的车门的内侧视图，车门包括示例性的包括热电空调的车辆内面板；

图2是没有隐藏装饰件的热电空调的立体图；

图3是图2的热电空调的分解图；以及

图4是通过热电空调截取的竖直剖视图，该图示出沿着内门面板的地图袋的进气端口和沿着面板上部的排气端口。

具体实施方式

下文描述的是能够在车辆客舱内局部提供被调节的空气的车辆内面板。空气可从客舱通过面板的部分抽吸，沿着面板的背部由热电装置进行调节，并且通过同一面板被排放回客舱。额外的且可独立控制的空气可沿着热电装置的废气侧流动，以排放至客舱外部。在下述示例中，面板是内门面板，废气侧的空气从内门面板在车身的B柱内排出。然而，下列教示适用于其它车辆内面板，诸如仪器面板、座位面板、车顶面板、方向盘面板、控制台面板等，并且废气侧的空气可排放到别处，诸如车辆外部或需要加热或冷却时排放到车辆的不同部分。

图1是敞开车门10内侧的视图，敞开的车门10包括示例性的车辆内面板12，车辆内面板12包括装饰件14和热电空调16。车门10包括金属或复合材料的结构框架，内面板12附接在该金属或复合材料的结构框架的一侧，并且外部车身面板附接在该金属或复合材料的相对侧。门10通过铰接件附接至车辆的结构体，车辆的结构体也称为白车身(body-in-white，BIW)。图1的门10是附至车身的B柱18的后门。B柱是在车身的底板与车顶之间以及车体前后门开口之间延伸的结构构件。在具有前铰接门的车辆上，后门的前侧可铰接至B柱的一侧，如图1所示，以及前门的后侧可闩锁至B柱的相对侧。

在这个示例中，热电空调16位于装饰件14和外门面板之间的中空空间。实用部件，诸如车窗调节器、扬声器、门闩机构、电线等等，也容纳在这个中空空间中。热电空调16沿装饰件14的背侧定位，装饰件14的背侧与装饰侧20相对，装饰侧20面对并限定当门关上时客舱的部分。空调16可通过紧固件或任何其它合适器件附着在装饰件14和门10的结构部分中的一个或两个上。

面板12的装饰件14可为多层件，该多层件包括：例如，大致限定面板形状的注射模塑基板；以及为面板12提供美学外观和感觉的一个或多个覆盖装饰性遮盖物。装饰件14从视野中隐藏了门10的中空内部及其内容物，并且本身可构造为一个或多个组装在一起的件。图1的装饰件14是底部装饰件，该装饰件在门10的底侧和窗口的底部之间竖直延伸，并且在门的前侧和后侧之间纵向延伸。上部装饰件可与窗口协调或者与底部装饰件制成一个件。

热电空调16的操作的中心是热电装置22。热电装置22是根据珀尔帖效应操作的固体电力驱动部件，在珀尔帖效应中，当电流通过某些不同类型的材料之间的连接处，就会在该连接处产生热流，该某些不同类型的材料通常是半导体。热流的方向取决于通过连接处的电流的方向。当施加直流电压时，热电装置(或TED)的一侧因而温度上升，而相对侧温度下降。当直流电压的极性转换，加热侧和冷却侧也转换。TED 22无需液体/蒸汽制冷剂、压缩机、冷凝器或蒸发器，并且因此可位于可用直流电压驱动TED 22的任何位置。

热电空调16配置成从车辆客舱沿着热电装置22的第一侧移动空气(A)，以在将空气排放回客舱内作为调节空气(C)之前改变空气的温度。在这里，“调节”的意思是相对于沿着TED 22移动之前的空气温度加热或冷却，并且“空调”因而是空气加热器和/或空气冷却器。热电空调16也配置成沿着热电装置22的相对第二侧移动额外空气，并且将额外空气作为废气(W)排放到客舱外部的位置。在这个示例中，废气经由通过B柱装饰件形成的端口24排放进B柱18的中空部分。通过设置单独的第一空气移动器26和第二空气移动器28，沿着TED 22的第一侧移动的空气量和沿着TED的第二侧移动的空气量可单独控制。

图2是与图1的配置相似的热电空调16的示例的立体图，与面板12的装饰件14分开示出，以及图3是图2的空调的分解图。图示的空调16包括前面提及的第一空气移动器26和第二空气移动器28，连通调节导管30、单独的废气导管32、输入设备34和控制器36。输入设备34是可操作成向控制器36提供温度设定值信息的任何部件，诸如用户界面(例如开关和面板)，或是接收或计算设定值信息以提供给控制器的另一车辆控制模块。控制器36配置成接收来自输入设备34的信息连同来自温度传感器38的信息，并且配置成基于接收到的信息控制TED 22、第一空气移动器26和/或第二空气移动器28。例如，控制器可增大或减小空气移动器26、28的功率，以改变每个导管30、32中的空气体积流量。控制器36也可基于接收的信息增加或减小TED22的功率或改变TED 22的电压极性。控制器36可集成为空调16的部分并且单独用于空调，或控制器36可为车辆或车辆子系统(例如HVAC系统)的中央控制器。温度传感器38可为热电偶、热敏电阻、红外传感器或任何其它合适的传感器。

图2和图3的空调16大致如图1进行定向，其中，将进行调节的空气(A)从底部进入并且从顶部排出，以及其中，额外空气(A’)在B柱处从门的后侧朝着门的前侧的方向移动。其它的定向也是可能的。调节导管30具有进气端40和相对的排气端42。在这个示例中，第一空气移动器26是位于导管30的进气端40处的风扇。也可采用其它类型的空气移动器，并且可定位在别处，诸如定位在排气端42处或定位在进气端口和排气端口之间。空气移动器26只需要产生压差或以其它方式引起空气沿着导管30向所需方向移动。在图1的示例中，第一空气移动器26同样位于调节导管30的进气端处，但竖直定向，以通过装饰件14的隐藏地图袋部分形成的端口将客舱空气抽吸导管。

类似地，废气导管32具有进气端44和相对的排气端46。第二空气移动器28可为如图2和图3中的、位于导管32的进气端44的风扇，或第二空气移动器28是位于别处并可操作为沿着导管32朝着预定方向移动额外空气A’的任何其它类型的空气移动器。例如，在图1的示例中，第二空气移动器28位于废气导管32的排气端处。

热电装置22位于调节导管30和废气导管32的连接处，有效地将导管互相连接为组件。TED 22包括基础热电单元48，直流电压施加至基础热电单元48，以产生温差。TED 22的第一侧包括结合至热电单元48的一侧52的第一散热器50，并且TED的第二侧包括结合至热电单元的相对侧56的第二散热器54。热结合层58(例如，热传导浆料或胶带)插入在热电单元45和散热器50、54之间，以确保在界面处完全热接触。第一散热器50布置在调节导管30中，以及第二散热器54布置在废气导管32中。

在图示的示例中，每个散热器50、54的背侧均有效地形成容纳其的各自导管30、32的壁。散热器50、54的背侧互相面对，并通过热电单元48的厚度隔开。诸如EPS或者聚氨酯泡沫的隔热材料层(未显示)可插入在两个散热器50、54之间且围绕热电单元48的周围，以使TED 22的相对侧互相隔热。在一些实施方式中，多个热电单元48可夹在散热器之间，或以其它方式与散热器热连接。空调的加热和/或冷却能力可为包括的TED 22或热电单元48的数目的函数。

图示的散热器50、54中的每个均由热传导材料(例如铝合金)形成，并且具有突出进入并跨过相应导管30、32内部的一系列散热翅片。散热翅片在气流的方向拉长，并且在相同方向上由拉长的间隙隔开。其它的配置也是可能的。每个散热器50、54均起作用，以在热电单元48和相应导管30、32中的空气之间快速转移热能。散热翅片相对较大的表面积促进与流动空气的强制对流能量传递，同时在每个散热器背侧的平坦的全接触表面促进与热电单元48的传导能量传递。

在空调16的冷却模式中，直流电压施加至热电单元48，其中直流电压的极性引起从单元48的第一侧52到第二侧56的热流。因而，热能从第一散热器50流向第二散热器54，第一散热器50和第二散热器54相应地倾向于分别提高和降低温度。来自客舱的空气(A)在第一空气移动器26的影响下沿着第一散热器50流动，散热器50吸收来自导管30中空气的热能，直到管道和散热器中的空气之间不再有温差为止。当客舱热的时候，正如通常情况下空调16第一次设置为冷却模式时，连续的热流从调节导管30中的空气流动至散热器50，并且通过热电单元48流动至其它的散热器54。因而，只要维持通过热电单元48的热能流动，被排放回客舱的调节空气(C)就具有比被吸进调节导管30的空气(A)更少的热能。

第二空气移动器28、废气导管32和第二散热器54一起工作，以通过从热电单元48的第二侧56提取热能来维持热能流动。第二散热器54吸收来自热电单元48的热能，并且沿着废气导管32流动的额外空气(A’)从散热器54提取热能以生成废气(W)，废气(W)比被抽吸废气导管进气端44的空气热。如果没有废气导管32、第二空气移动器28和第二散热器54，则热电单元48的第二侧56最终将会比第一侧52热很多，以防止从第一侧到第二侧的热能流动。

尽管TED可能更常用作冷却装置，但空调16也可通过从冷却模式转换直流电压的极性而在加热模式下运行。在这种情况下，来自客舱的推测冷空气被抽吸跨过TED 22的热侧，并且在被排放回客舱前吸收热能。在某些情况下，第二空气移动器28可在加热模式下被关掉。

在图示的实施方式中，第一空气移动器26和第二空气移动器28可由控制器36单独控制，以独立地开关第一空气移动器26和第二空气移动器28、和/或控制第一空气移动器26和第二空气移动器28各自的速度或有效流量。分别控制沿着调节导管流动的空气和沿着废气导管流动的额外空气的另一方法是通过控制阻尼器或挡板阀。在这种情况下，可使用单独的空气移动器，以在进入的空气被用位于分离点的阀门分开进入分别的调节和废气导管之前，通过共用的空气进气端口将空气抽吸空调。将进行调节的空气流进调节导管30，以及剩余的抽吸空气变成沿着废气导管32流动的额外空气。

在图1的示例中，两个分离的导管30、32中的空气在两个分离的位置被抽吸空调16。图4是通过与图1有相似配置的TED 22所截取的竖直剖视图。特别地，空气(A)在第一空气移动器26的影响下通过穿过装饰件14形成的第一进气端口60被从客舱抽吸调节导管30，以及额外空气(A’)在第二空气移动器的影响下通过同样穿过装饰件14形成的第二进气端口62被从客舱抽吸废气导管32。第一进气端口60沿门面板的地图袋的外壁进行定位，并且因而被地图袋的内壁从视图上部分隐藏。第二进气端口62沿地图袋的前向壁进行定位，并且因而由于其定向而从视图上被部分隐藏。每个进气端口60、62均由横跨开口的格栅绘出，横跨开口的格栅帮助防止外部物体进入相应导管。

在这个示例中的废气导管32包括主要部分64，主要部分64沿着门的前侧和后侧之间的方向延伸(图4中页面的进出方向)。在这个示例中，第二散热器54在导管32的主要部分64中。废气导管32的次级部分66使第二进气端口62和主要部分64互连。当然，每个导管30、32均可采取任何形状，即，在这里显示大致直的和矩形的，用于简化理解空调16的操作。在一些情况中，装饰件14的背侧限定一个或两个导管的壁的至少一部分。

在图4的示例中，第一散热器50为简单起见用虚线绘出，以更好地显示在最终通过竖直在对应的进气端口60上方的排气端口68排放回客舱之前，随着通过第一进气端口60抽吸的空气(A)沿着调节导管30和第一散热器50移动，将空气(A)转换为调节空气(C)。排气端口68同样穿过装饰件14形成，并且用横跨出口的扩散格栅绘处。相似的排气端口在废气导管32的排气端(在图4中不可见)处穿过装饰件14形成。如图1所示，沿着装饰件14的侧壁70可形成排气端口，通过排气端口，废气排放到B柱的中空部分，或排放到客舱外部的某些其它位置。当关上车门10并且废气排气端口与穿过B柱装饰件形成的出口24一起被密封时，侧壁70在客舱中不可见。在其它实施方式中，废气(W)排放到车门10的中空部分内，诸如在将散热器50、54互相分开的隔热面板的相对侧上。

应理解的是前述是对本发明的一个或多个实施方式的描述。本发明并不限于在本文中公开的一个或多个具体实施方式，而是仅根据以下权利要求进行限定。另外，除上述明确定义的术语或短语外，上述描述中包含的陈述涉及特定实施方式，并且不得解释为对本发明的范围或对权利要求中使用的术语的定义的限制。对公开的一个或多个实施方式的各种其它实施方式和各种变化及修改对本领域的技术人员将是显而易见的。所有这些其它实施方式、变化和修改都属于在所附权利要求的范围内。

正如在本说明书和权利要求中所用，当与一个列表的一个或多个部件或其它事项结合使用时，术语“例如”、“比如说”、“举例来说”、“比如”和“像”以及动词“包括”、“具有”、“包含”和其它们的其它动词形式每个都应解释为开放式的，意味着列表不应被视为排除其它额外部件或事项。其它术语应使用它们最广泛合理的意思进行解释，除非它们使用在需要不同解释的上下文中。

Claims (15)

1.一种车辆内面板，包括热电空调，所述热电空调配置成沿着热电装置的第一侧从车辆的客舱移动空气，以在将所述空气排放回所述客舱之前改变所述空气的温度，所述热电空调还配置成沿着所述热电装置的相对的第二侧移动额外空气，以及将所述额外空气排放到所述客舱的外部位置，其中，沿着所述第一侧移动的空气的量与沿着所述第二侧移动的空气的量能够单独控制。

2.根据权利要求1所述的车辆内面板，还包括第一空气移动器和第二空气移动器，所述第一空气移动器能够操作成沿着所述热电装置的所述第一侧移动所述空气，以及所述第二空气移动器能够操作成沿着所述热电装置的所述第二侧移动所述额外空气。

3.根据权利要求1所述的车辆内面板，还包括调节导管和单独的废气导管，沿着所述调节导管，所述空气沿着所述热电装置的所述第一侧移动，以及沿着所述废气导管，所述额外空气沿着所述热电装置的所述第二侧移动。

4.根据权利要求3所述的车辆内面板，还包括进气端口和排气端口，空气通过所述进气端口从所述客舱进入所述调节导管，以及空气通过所述排气端口从所述调节导管排放回所述客舱。

5.根据权利要求3所述的车辆内面板，还包括进气端口和排气端口，通过所述进气端口，所述额外空气进入所述废气导管，以及通过所述排气端口，所述额外空气从所述废气导管排放到所述客舱的外部位置。

6.根据权利要求1所述的车辆内面板，其中，沿着所述热电装置的所述第二侧移动的所述额外空气从所述客舱抽吸。

7.根据权利要求1所述的车辆内面板，其中，所述客舱的所述外部位置在所述车辆的车身结构构件的中空部分内。

8.根据权利要求7所述的车辆内面板，其中，所述面板是内门面板，以及所述车身结构构件是B柱。

9.根据权利要求1所述的车辆内面板，还包括温度传感器，所述温度传感器定位在所述热电装置的下游，从而在所述空气排放回所述客舱之前，检测所述空气的温度。

10.根据权利要求1所述的车辆内面板，其中，所述热电空调配置成与控制器通信，所述控制器接收来自所述空调的空气温度信息，并且基于所述空气温度信息控制所述空调。

11.根据权利要求10所述的车辆内面板，其中所述控制器接收温度设定值信息，并且基于所述温度设定值信息控制所述空调。

12.根据权利要求1所述的车辆内面板，其中，所述热电装置包括位于所述第一侧处的第一散热器和位于所述第二侧处的第二散热器，所述第一散热器延伸进入具有相对端部的调节导管，所述相对端部具有连接所述调节导管和所述客舱的相应端口，以及所述第二散热器延伸进入废气导管，以使得所述调节导管和所述废气导管通过所述热电装置相互连接。

13.根据权利要求1所述的车辆内面板，其中，所述热电空调还包括：

调节导管，具有进气端和排气端；

第一空气移动器，沿着所述调节导管定位，以通过在所述调节导管的所述进气端处的进气端口从所述客舱抽吸空气，沿着定位在所述调节导管中的、所述热电装置的第一散热器移动所述空气，以及通过在所述调节导管的所述排气端处的排气端口将所述空气排放回所述客舱；

废气导管，具有进气端和排气端；以及

第二空气移动器，沿着所述废气导管定位，以通过在所述废气导管的所述排气端处的排气端口抽吸额外空气，沿着定位在所述废气导管中的、所述热电装置的第二散热器移动所述额外空气，以及通过在所述废气导管的所述排气端处的排气端口排放所述额外空气，其中，所述第一空气移动器和所述第二空气移动器能够单独控制。

14.根据权利要求13所述的车辆内面板，其中，通过在所述废气导管的所述进气端的所述进气端口处抽吸的所述额外空气从所述客舱抽吸。

15.根据权利要求13所述的车辆内面板，其中，所述面板是内门面板，以及在所述废气导管的所述排气端处的所述排气端口穿过所述门面板的侧壁形成。

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